JP2011179453A - Rotary compressor device - Google Patents

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Shingo Oyagi
信吾 大八木
Noboru Iida
飯田  登
Masaru Matsui
大 松井
Yoko Kitsunai
葉子 橘内
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Panasonic Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary compressor device that reliably reduces sliding loss generated on an eccentric part of a crankshaft and on an inner circumference of a roller, and has superior reliability and durability. <P>SOLUTION: The rotary compressor device is stored in a sealed container 1 where an electric motor 2 is connected to a compression mechanism 3 by the crankshaft 31. The compression mechanism 3 includes: a cylinder 30; a compression chamber 39 which is formed by an upper bearing 34 and a lower bearing 35 blocking both end faces of the cylinder 30; the roller 32 which is fitted to the eccentric part 31a of the crankshaft 31 installed in the cylinder 30; and a vane 33 which follows an eccentric rotation of the roller 32 and reciprocates in a slot provided in the cylinder 30, thereby separating the compression chamber 39 into a low and high pressure parts. In the device, a relief 42 is established on the eccentric part 31a in a tilting direction during an operation of the crankshaft 31. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、冷蔵庫、空気調和装置に組み込まれることが可能なロータリ圧縮機に関するものである。   The present invention relates to a rotary compressor that can be incorporated into a refrigerator and an air conditioner.

従来、冷凍装置や空気調和装置などにおいては、蒸発器で蒸発したガス冷媒を吸入し、凝縮するために必要な圧力まで圧縮して冷媒回路中に高温高圧のガス冷媒を送り出す圧縮機が使用されている。このようなロータリ圧縮機の一つとして、ロータリ圧縮機が知られている。   Conventionally, in a refrigeration apparatus, an air conditioner, and the like, a compressor that sucks gas refrigerant evaporated in an evaporator, compresses it to a pressure necessary for condensation, and sends high-temperature and high-pressure gas refrigerant into a refrigerant circuit is used. ing. A rotary compressor is known as one of such rotary compressors.

ロータリ圧縮機は、一般的に、電動機と圧縮機構部をクランク軸で連結して密閉容器内に収納したものであって、電動機は回転子と固定子によって形成されており、回転子上下には鉛直方向に振動、騒音低減を目的としたバランスウエイトが設けられている。回転子はクランク軸によって圧縮機構部に連結されており、電気的に回転子を回転させることによって圧縮機構を作動させる。このとき、回転子は運転条件で指定された、回転数で回転運動を行うため、回転による遠心力が発生する。また、回転子は固定子からの電磁力で回転しているため、回転子と固定子の隙間の分布に依存した磁気吸引力も発生する。これらの外力の影響もうけてクランク軸の挙動は決定される。クランク軸は回転子下部に設けられた、上軸受と下軸受によって回転方向の挙動を規定されており、クランク軸と各軸受には、直接接触ができるだけ発生しないよう、一定の隙間をもうけ、油膜によってクランク軸が保持される構成がとられている。   A rotary compressor is generally an electric motor and a compression mechanism connected by a crankshaft and housed in a sealed container. The electric motor is formed by a rotor and a stator. A balance weight is provided in the vertical direction to reduce vibration and noise. The rotor is connected to the compression mechanism portion by a crankshaft, and the compression mechanism is operated by electrically rotating the rotor. At this time, since the rotor performs a rotational motion at the rotational speed specified in the operating conditions, a centrifugal force due to the rotation is generated. In addition, since the rotor is rotated by the electromagnetic force from the stator, a magnetic attraction force depending on the distribution of the gap between the rotor and the stator is also generated. The behavior of the crankshaft is determined by the influence of these external forces. The crankshaft is regulated in the rotational direction by the upper and lower bearings provided at the lower part of the rotor. The crankshaft and each bearing are provided with a certain gap to prevent direct contact as much as possible. The crankshaft is held by this.

圧縮機構部は、シリンダとこのシリンダの両端面を閉塞する上軸受と下軸受とで形成された圧縮室と、この圧縮室内に上軸受および下軸受に支持されたクランク軸の偏心部に嵌合されたローラと、このローラの外周に当接しローラの偏心回転に追従して往復運動し圧縮室内を低圧部と高圧部とに仕切るベーンを備えている。シリンダには、圧縮室内の低圧部に向けてガスを吸入する吸入ポートが開通され、上軸受には、圧縮室内の低圧部から転じて形成される高圧部からガスを吐出する吐出ポートが開通されており、ローラはシリンダが上軸受,下軸受に上下から閉塞されることによって形成される圧縮室に収容されている。吐出ポートは上軸受を貫通する平面視円形の孔として形成されており、吐出ポートの上面には所定の大きさ以上の圧力を受けた場合に解放される吐出弁が設けられている。   The compression mechanism is fitted to a compression chamber formed by a cylinder, an upper bearing and a lower bearing that close both ends of the cylinder, and an eccentric portion of a crankshaft supported by the upper bearing and the lower bearing in the compression chamber. And a vane that abuts the outer periphery of the roller and reciprocates following the eccentric rotation of the roller to partition the compression chamber into a low pressure portion and a high pressure portion. The cylinder is provided with a suction port for sucking gas toward the low pressure part in the compression chamber, and the upper bearing is provided with a discharge port for discharging gas from the high pressure part formed by turning from the low pressure part in the compression chamber. The roller is accommodated in a compression chamber formed by a cylinder closed from above and below by an upper bearing and a lower bearing. The discharge port is formed as a circular hole passing through the upper bearing in a plan view, and a discharge valve is provided on the upper surface of the discharge port that is released when a pressure of a predetermined magnitude or more is applied.

上述した構成のロータリ圧縮機においては、低圧部側ではローラの摺接部が吸入ポートを通過して吸入室を徐々に拡大しながら離れていき、吸入ポートから吸入室内にガスを吸入する。一方、高圧部側ではローラの摺動部が吐出ポートへ圧縮室を徐々に縮小しながら近づいていき、所定圧力以上に圧縮された時点で吐出弁が開いて吐出ポートからガスを流出させる。   In the rotary compressor configured as described above, on the low pressure part side, the sliding contact part of the roller passes through the suction port and moves away from the suction chamber while gradually expanding, and sucks gas from the suction port into the suction chamber. On the other hand, on the high pressure part side, the sliding part of the roller approaches the discharge port while gradually reducing the compression chamber, and when the pressure is compressed to a predetermined pressure or higher, the discharge valve opens and gas flows out from the discharge port.

このような、ローリングピストン型流体機械においては、高圧部と低圧部の圧力差により、ローラがクランク軸の偏心部に押し付けられ、その押圧力によってクランク軸が傾く。また、前述した回転子の遠心力、磁気吸引力等の外力によってクランク軸は傾く。クランク軸に傾きが発生すると、クランク軸の偏心部とローラの内周もしくは下軸受とが接触を起こし、損失を発生させる。   In such a rolling piston type fluid machine, the roller is pressed against the eccentric portion of the crankshaft due to the pressure difference between the high pressure portion and the low pressure portion, and the crankshaft is tilted by the pressing force. Further, the crankshaft is tilted by the above-described external force such as the centrifugal force and magnetic attractive force of the rotor. When the crankshaft is tilted, the eccentric portion of the crankshaft and the inner circumference of the roller or the lower bearing are brought into contact with each other, thereby generating a loss.

図11は、特許文献1に記載された従来のロータリ圧縮機を示すものである。図11に示すように、クランク軸31の偏心部31aの中央部の径が端部の径よりわずかに大きいバレル形状とすることによって摺動損失の低減を図っている(例えば、特許文献1参照)
FIG. 11 shows a conventional rotary compressor described in Patent Document 1. In FIG. As shown in FIG. 11, sliding loss is reduced by forming a barrel shape in which the diameter of the central portion of the eccentric portion 31a of the crankshaft 31 is slightly larger than the diameter of the end portion (see, for example, Patent Document 1). )
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実開昭63−136285号公報Japanese Utility Model Publication No. 63-136285

従来構造のロータリ圧縮機において、クランク軸に傾きが発生すると、クランク軸の偏心部とローラの内周もしくは下軸受とが接触を起こし、摺動損失が増加するだけでなく、異常磨耗が発生し、信頼性、耐久性が損なわれる恐れがある。また、傾きの方向を考慮せず、クランク軸に逃がしを設けると、傾きの方向によっては軸受隙間が大きくなりすぎ、軸受の信頼性をさらに低下させるという課題を有していた。   In a conventional rotary compressor, if the crankshaft is tilted, the eccentric part of the crankshaft and the inner circumference of the roller or the lower bearing come into contact with each other, which not only increases sliding loss but also causes abnormal wear. , Reliability and durability may be impaired. Further, if the crankshaft is provided with a relief without considering the direction of inclination, the bearing gap becomes too large depending on the direction of inclination, which has the problem of further reducing the reliability of the bearing.

本発明は、前期従来の課題を解決するもので、クランク軸の偏心部とローラ内周もしくは下軸受に発生する摺動損失を確実に低減し、信頼性、耐久性に優れた、ロータリ圧縮機を提供することを目的とする。   The present invention solves the conventional problems of the previous term, and reliably reduces the sliding loss generated in the eccentric part of the crankshaft and the inner circumference of the roller or the lower bearing, and is excellent in reliability and durability. The purpose is to provide.

前記従来の課題を解決するために、本発明のロータリ圧縮機は、クランク軸が傾き回転するのに対し、クランク軸の偏心部に傾き方向に応じた逃がしを設けることを特徴とするロータリ圧縮機としたものである。これによって、クランク軸が傾く方向に対応した、逃がしを設けることによって、クランク軸の偏心部とローラ内周もしくは下軸受との接触を回避し、摺動損失を確実に低減し、信頼性、耐久性に優れた、ロータリ圧縮機となる。   In order to solve the above-described conventional problems, the rotary compressor according to the present invention is characterized in that the crankshaft rotates while the crankshaft is inclined, and a relief corresponding to the inclination direction is provided in the eccentric portion of the crankshaft. It is what. As a result, by providing a relief corresponding to the direction in which the crankshaft tilts, contact between the eccentric part of the crankshaft and the roller inner periphery or the lower bearing is avoided, and sliding loss is reliably reduced, reliability and durability. It becomes a rotary compressor excellent in performance.

本発明のロータリ圧縮機は、クランク軸の偏心部に、クランク軸に発生する傾きに応じた逃がしを設けることによって、磨耗や焼き付きなどの信頼性、耐久性の低下を抑制し、かつ、適正な軸受面を確保できるため、摺動損失を確実に低減できることから、高信頼性で高効率なロータリ圧縮機を提供することができる。   In the rotary compressor of the present invention, by providing a relief corresponding to the inclination generated in the crankshaft in the eccentric part of the crankshaft, it is possible to suppress a decrease in reliability and durability such as wear and seizure, and an appropriate amount. Since the bearing surface can be secured, the sliding loss can be surely reduced, so that a highly reliable and highly efficient rotary compressor can be provided.

本発明の実施の形態1におけるロータリ圧縮機の縦断面図The longitudinal cross-sectional view of the rotary compressor in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1におけるローラとクランク軸の偏心部の模式図The schematic diagram of the eccentric part of the roller and crankshaft in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における磁気吸引力と隙間距離の関係を示す特性図The characteristic view which shows the relationship between the magnetic attraction force and clearance gap distance in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における一般形状におけるローラとクランク軸の偏心部の模式図The schematic diagram of the eccentric part of the roller and crankshaft in the general shape in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における一般形状におけるクランク軸の運転時軌跡を示す特性図The characteristic view which shows the locus | trajectory at the time of the driving | running | working of the crankshaft in the general shape in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における組立時における隙間の関係を示す特性図The characteristic view which shows the relationship of the clearance gap at the time of the assembly in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における逃がしの設置角度を示した模式図The schematic diagram which showed the installation angle of the escape in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における逃がしの形状を示した模式図The schematic diagram which showed the shape of the escape in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1におけるスラスト面の逃がしを示した模式図The schematic diagram which showed relief of the thrust surface in Embodiment 1 of this invention 従来例の非特許文献1におけるクランク軸の偏心部の形状を示す要部断面図Sectional drawing which shows the shape of the eccentric part of the crankshaft in Non-Patent Document 1 of the conventional example

第1の発明は、電動機と圧縮機構部をクランク軸で連結して密閉容器内に収納したものであって、前記圧縮機構部は、シリンダと、前記シリンダの両端面を閉塞する上軸受と下軸受とで形成された圧縮室と、前記シリンダ内に設けられた前記クランク軸の偏心部に嵌
合されたローラと、前記ローラの偏心回転に追従し前記シリンダに設けられたスロット内を往復運動して前記圧縮室を低圧部と高圧部とに仕切るベーンとからなるロータリ圧縮機において、前記偏心部に前記クランク軸運転時傾倒方向に、逃がしを設けたことを特徴とすることにより、外力によってクランク軸が傾いても、クランク軸偏心部とローラ内周との接触を回避するため、高信頼性で高効率なロータリ圧縮機を提供することができる。
According to a first aspect of the present invention, an electric motor and a compression mechanism are connected by a crankshaft and housed in a sealed container. The compression mechanism includes a cylinder, an upper bearing that closes both end surfaces of the cylinder, and a lower bearing. A compression chamber formed by a bearing, a roller fitted in an eccentric portion of the crankshaft provided in the cylinder, and a reciprocating motion in a slot provided in the cylinder following the eccentric rotation of the roller In the rotary compressor comprising a vane that divides the compression chamber into a low pressure part and a high pressure part, the eccentric part is provided with a relief in the tilting direction during the crankshaft operation. Even if the crankshaft is inclined, contact between the crankshaft eccentric portion and the inner circumference of the roller is avoided, so that a highly reliable and highly efficient rotary compressor can be provided.

第2の発明は、特に、第1の発明の前記クランク軸の偏心方向を基準とし、前記偏心部の外周の回転方向に−30度から150度は前記上軸受側を逃がし、150度から30度は前記下軸受側に逃がしを設けたことを特徴とすることにより、クランク軸の傾倒方向と合致した最適な逃がし形状となり、確実に高信頼性と高効率化を図ることができる。   The second aspect of the invention is particularly based on the eccentric direction of the crankshaft of the first aspect of the invention. The rotational direction of the outer periphery of the eccentric part is -30 degrees to 150 degrees, and the upper bearing side is escaped. By providing a relief on the lower bearing side, an optimum relief shape that matches the tilting direction of the crankshaft is obtained, and high reliability and high efficiency can be reliably achieved.

第3の発明は、特に、第1または第2の発明の前記偏心部の逃がし形状が連続した傾斜をもったテーパ形状であることを特徴とすることにより、クランク軸の傾きに対して片当たりを防ぎ、油膜面を確保することができ、高い油膜保持力を維持することができる。   According to a third aspect of the present invention, in particular, the escape shape of the eccentric portion of the first or second aspect is a taper shape having a continuous inclination, so that the one-piece contact with respect to the inclination of the crankshaft. Can be secured, the oil film surface can be secured, and a high oil film holding power can be maintained.

第4の発明は、特に、第1または第2の発明の前記偏心部の逃がし形状が連続した円弧等滑らかな曲線を描く形状である、ことを特徴とすることにより、偏心部が接触しても点接触となり、接触面積を抑えることができ、発生する損失を低減することができる。   The fourth aspect of the invention is particularly characterized in that the shape of the eccentric part of the first or second aspect of the invention is a shape that draws a smooth curve such as a circular arc in which the eccentric part is continuous. Point contact, the contact area can be suppressed, and the loss generated can be reduced.

第5の発明は、特に、第1〜4いずれかの1つの発明の前記偏心部の前記下軸受側に設けられたスラスト面が前記クランク軸運転時傾倒方向に逃がしを設けたこと特徴とすることにより、外力によってクランク軸が傾いても、クランク軸偏心部スラスト面と下軸受端面との接触を回避するため、高信頼性で高効率なロータリ圧縮機を提供することができる。   The fifth aspect of the invention is particularly characterized in that the thrust surface provided on the lower bearing side of the eccentric part of any one of the first to fourth aspects of the invention is provided with a relief in the tilting direction during the crankshaft operation. As a result, even if the crankshaft is inclined by an external force, contact between the crankshaft eccentric portion thrust surface and the lower bearing end surface is avoided, so that a highly reliable and highly efficient rotary compressor can be provided.

第6の発明は、特に、第1〜5いずれかの1つの発明の前記偏心部の前記下軸受側に設けられた前記スラスト面の、前記クランク軸の偏心方向を基準とし、回転方向に−30度から150度は150度から30度より鉛直方向の高さが低く設けたこと特徴とすることにより、クランク軸の傾倒方向と合致した最適な逃がし形状となり、確実に高信頼性と高効率化を図ることができる。   In a sixth aspect of the invention, in particular, the thrust surface provided on the lower bearing side of the eccentric portion according to any one of the first to fifth aspects of the invention is arranged in the rotational direction with reference to the eccentric direction of the crankshaft. 30 to 150 degrees is characterized by having a lower vertical height than 150 to 30 degrees, making it an optimal relief shape that matches the tilt direction of the crankshaft, ensuring high reliability and high efficiency Can be achieved.

第7の発明は、特に、第1〜6いずれかの1つの発明の前記偏心部の前記下軸受側に設けられた前記スラスト面の逃がし形状が連続した傾斜を持ったテーパ形状であること特徴とすることにより、クランク軸の傾きに対して片当たりを防ぎ、油膜面を確保することができ、高い油膜保持力を維持することができる。   The seventh aspect of the invention is particularly characterized in that the relief shape of the thrust surface provided on the lower bearing side of the eccentric part according to any one of the first to sixth aspects is a tapered shape having a continuous inclination. By doing so, it is possible to prevent the crankshaft from tilting against each other, to secure the oil film surface, and to maintain a high oil film holding force.

第8の発明は、特に、第1〜8いずれかの1つの発明の作動流体として高圧冷媒であるCOを用いたことを特徴とすることにより、特に差圧が大きくクランク軸の傾きが大きくなるCOにおいてもより効果的に、高信頼性で高効率なロータリ圧縮機を提供することができる。 The eighth invention is characterized in that, in particular, CO 2 that is a high-pressure refrigerant is used as the working fluid according to any one of the first to eighth inventions, so that the differential pressure is particularly large and the crankshaft is greatly inclined. Thus, it is possible to provide a highly reliable and highly efficient rotary compressor more effectively with CO 2 .

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
図1は本発明第1の実施の形態における密閉型圧縮機の縦断面図である。図1においてロータリ圧縮機は、電動機2と圧縮機構部3をクランク軸31で連結して密閉容器1内に収納したものであって、圧縮機構部3は、シリンダ30とこのシリンダ30の両端面を閉塞する上軸受34と下軸受35とで形成された圧縮室39と、この圧縮室39内に上軸受34および下軸受35に支持されたクランク軸31の偏心部31aに嵌合されたローラ3
2と、このローラ32の外周32aに当接しながらローラ32の偏心回転に追従して往復運動し、圧縮室39内を低圧部と高圧部とに仕切るベーン33を備えている。シリンダ30には、圧縮室39内の低圧部に向けてガスを吸入する吸入ポート40が開通され、上軸受34には、圧縮室39内の低圧部から転じて形成される高圧部からガスを吐出する吐出ポート38が開通されており、ローラ32はシリンダ30が上軸受34と下軸受35とで上下から閉塞されることによって形成される圧縮室39に収容されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a hermetic compressor according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the rotary compressor is a motor in which an electric motor 2 and a compression mechanism 3 are connected by a crankshaft 31 and housed in a sealed container 1, and the compression mechanism 3 includes a cylinder 30 and both end faces of the cylinder 30. A compression chamber 39 formed by an upper bearing 34 and a lower bearing 35 for closing the roller, and a roller fitted in the eccentric portion 31a of the crankshaft 31 supported by the upper bearing 34 and the lower bearing 35 in the compression chamber 39. 3
2 and a vane 33 that reciprocates following the eccentric rotation of the roller 32 while abutting on the outer periphery 32a of the roller 32 and partitions the inside of the compression chamber 39 into a low pressure portion and a high pressure portion. The cylinder 30 is opened with a suction port 40 for sucking gas toward the low pressure portion in the compression chamber 39, and the upper bearing 34 receives gas from the high pressure portion formed by turning from the low pressure portion in the compression chamber 39. A discharge port 38 for discharging is opened, and the roller 32 is accommodated in a compression chamber 39 formed by the cylinder 30 being closed from above and below by an upper bearing 34 and a lower bearing 35.

吐出ポート38は上軸受34を貫通する平面視円形の孔として形成されており、吐出ポート38の上面には所定の大きさ以上の圧力を受けた場合に解放される吐出弁36が設けられており、この吐出弁36を覆うカップマフラー37とで構成されている。低圧部側ではローラ32の摺接部が吸入ポート40を通過して吸入室を徐々に拡大しながら離れていき、吸入ポート40から吸入室内にガスを吸入する。一方、高圧部側ではローラ32の摺動部が吐出ポート38へ圧縮室39を徐々に縮小しながら近づいていき、所定圧力以上に圧縮された時点で吐出弁36が開いて吐出ポート38からガスを流出し、カップマフラー37より密閉容器1内に吐出され、固定子22と密閉容器1内壁で形成された切欠部28と、電動機2のエアギャップ26を通って、電動機2の上部の上シェル5の空間に送り出され、冷媒吐出管51から密閉容器1の外に吐出される。矢印は、冷媒の流れを示す。   The discharge port 38 is formed as a circular hole passing through the upper bearing 34 in plan view, and a discharge valve 36 is provided on the upper surface of the discharge port 38 that is released when a pressure of a predetermined size or more is applied. And a cup muffler 37 that covers the discharge valve 36. On the low pressure portion side, the sliding contact portion of the roller 32 passes through the suction port 40 and gradually moves away from the suction chamber, and sucks gas from the suction port 40 into the suction chamber. On the other hand, on the high pressure portion side, the sliding portion of the roller 32 approaches the discharge port 38 while gradually reducing the compression chamber 39, and when the pressure is compressed to a predetermined pressure or higher, the discharge valve 36 opens and the gas is discharged from the discharge port 38. And is discharged into the sealed container 1 from the cup muffler 37, passes through the notch 28 formed by the stator 22 and the inner wall of the sealed container 1, and the air gap 26 of the motor 2, and the upper shell of the upper part of the motor 2. 5 and is discharged from the refrigerant discharge pipe 51 to the outside of the sealed container 1. Arrows indicate the refrigerant flow.

以上のように構成されたロータリ圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。図2は本発明におけるクランク軸31の偏心部31とローラ32の模式図である。図2に示すように、クランク軸31の偏心部31aにクランク軸傾倒方向に、逃がし42を設ける構成としている。本発明における逃がし42とは、逃がし42を設けた箇所の最大径31bがクランク軸31の偏心部31aの最大径31cより小さい形状のことをさす。   About the rotary compressor comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below. FIG. 2 is a schematic diagram of the eccentric portion 31 and the roller 32 of the crankshaft 31 according to the present invention. As shown in FIG. 2, a relief 42 is provided in the eccentric part 31 a of the crankshaft 31 in the direction of tilting the crankshaft. In the present invention, the relief 42 refers to a shape in which the maximum diameter 31 b of the portion where the relief 42 is provided is smaller than the maximum diameter 31 c of the eccentric portion 31 a of the crankshaft 31.

一般的にクランク軸31の偏心部31aのローラ32の内周32b側の形状は鉛直方向に傾きを持たないように設計される。これは、クランク軸31が傾きを持たず鉛直状態を維持して、回転していれば、信頼性が高く、損失の少ない形状となるためである。しかし、実際のロータリ圧縮機の運転時には、圧縮室39の高低圧差による押圧力、回転子24の遠心力、磁気吸引力等の外力によってクランク軸31は傾く。ここで示す回転子24の遠心力とは、回転子24に取り付けられたバランスウェイト41等の要素も含めた回転子24に発生する力とする。またここで示す、磁気吸引力は、図3に代表されるような、電動機2の特性により、回転子24と固定子22の隙間によって発生する力とする。これらの外力が作用し、クランク軸31が傾倒した場合、前述の一般的な形状では図4に示すようにクランク軸31の偏心部31aの外周31dとローラ32の内周32bが異常な接触をし、損失が発生する。このとき、本発明の構成によると、クランク軸31の傾きに応じた逃がしをクランク軸31の偏心部31aに設けることによってローラ32の内周32bとの片当たりを回避し、損失を低減することができる。   In general, the shape of the eccentric portion 31a of the crankshaft 31 on the inner periphery 32b side of the roller 32 is designed so as not to be inclined in the vertical direction. This is because the crankshaft 31 has a high reliability and a low loss shape if the crankshaft 31 is not tilted and maintains a vertical state and rotates. However, during actual operation of the rotary compressor, the crankshaft 31 is tilted by an external force such as a pressing force due to the high / low pressure difference of the compression chamber 39, a centrifugal force of the rotor 24, and a magnetic attractive force. The centrifugal force of the rotor 24 shown here is a force generated in the rotor 24 including elements such as the balance weight 41 attached to the rotor 24. The magnetic attraction force shown here is a force generated by the gap between the rotor 24 and the stator 22 due to the characteristics of the electric motor 2 as represented by FIG. When these external forces act and the crankshaft 31 tilts, the outer periphery 31d of the eccentric portion 31a of the crankshaft 31 and the inner periphery 32b of the roller 32 make abnormal contact as shown in FIG. Loss. At this time, according to the configuration of the present invention, by providing a relief corresponding to the inclination of the crankshaft 31 in the eccentric portion 31a of the crankshaft 31, avoiding a single contact with the inner periphery 32b of the roller 32, and reducing the loss. Can do.

また、クランク軸31の傾斜方向は前述の外力等によって影響を受けるが、一般的なロータリ圧縮機において、代表的なエアコン性能評価条件(APF条件)のうち、摺動状態が厳しい運転条件でクランク軸31の傾倒方向を計測すると、図5に示すように、クランク軸31の回転角度が210度付近のとき最も傾きが発生しており、傾く方向はベーン33の位置を基準としたとき、回転方向に約270度の向きに傾く。   In addition, although the inclination direction of the crankshaft 31 is affected by the above-described external force or the like, in a general rotary compressor, cranking is performed under operating conditions in which the sliding state is severe among typical air conditioner performance evaluation conditions (APF conditions). When the tilt direction of the shaft 31 is measured, as shown in FIG. 5, the tilt occurs most when the rotation angle of the crank shaft 31 is around 210 degrees, and the tilt direction rotates when the position of the vane 33 is used as a reference. Tilt in the direction of about 270 degrees.

これは、高低圧差による押圧力、クランク軸31の弾性変形、バランスウェイト41を含めた回転子24の遠心力、回転子24に対する磁気吸引力を考慮した計算結果にも合致する。この計算において押圧力については図6に示すようなロータリ圧縮機の回転により、圧縮室39の容積を変化させ発生する圧力差によるトルク変動から求めている。クランク軸31の弾性変形δ[mm]は次式、δ=Pl/kEI(ただし、P:軸にかかる荷重[N]、l:軸の長さ[mm]、E:縦弾性係数[MPa]、I:断面2次モーメント[
mm]、k:軸の支持方法によって異なる定数)を使用しており、トルク変動によってかかる力によって、クランク軸31の撓み量を求めている。磁気吸引力は図3のような関係を電動機2の特性から求め、クランク軸31の撓み等によって変化する距離から求めている。遠心力については一般的に用いられるF=mrωの式を適用している。このときFは遠心力、mはクランク軸31全体の質量、ωはクランク軸31の回転速度である。これらの計算式からクランク軸31の軌道を算出している。
This also coincides with the calculation result in consideration of the pressing force due to the high / low pressure difference, the elastic deformation of the crankshaft 31, the centrifugal force of the rotor 24 including the balance weight 41, and the magnetic attraction force against the rotor 24. In this calculation, the pressing force is obtained from the torque fluctuation due to the pressure difference generated by changing the volume of the compression chamber 39 by the rotation of the rotary compressor as shown in FIG. The elastic deformation δ [mm] of the crankshaft 31 is the following equation: δ = Pl / kEI (where P: load applied to the shaft [N], l: shaft length [mm], E: longitudinal elastic modulus [MPa] , I: sectional moment of inertia [
mm 4 ], k: a constant that varies depending on the shaft support method), and the amount of deflection of the crankshaft 31 is obtained by the force applied by torque fluctuation. The magnetic attraction force is obtained from the characteristic of the electric motor 2 as shown in FIG. 3 and from the distance that changes due to the bending of the crankshaft 31 or the like. For the centrifugal force, a generally used formula of F = mrω 2 is applied. At this time, F is the centrifugal force, m is the mass of the entire crankshaft 31, and ω is the rotational speed of the crankshaft 31. The trajectory of the crankshaft 31 is calculated from these formulas.

これらのことから、図7に示すようにクランク軸31の傾きに最適な逃がしをつける範囲は、クランク軸31の回転角度が210度とき、傾く方向はベーン33の位置を基準としたとき、回転方向に270度の向きに最も傾くとすると、偏心部31aの外周31dにクランク軸31の偏心方向を基準として回転方向に60度の位置を中心とし、−30度から150度にかけては上軸受34側に逃がしを設け、240度を中心とし、150度〜30度にかけては下軸受35側に逃がしを設けることによって、確実に高信頼性と高効率化を図ることができる。このときの設定角度は、前述の計算式によって各種の回転式流体機械での条件によって変更することが可能である。なお、本実施の形態では上記の計算式を利用しているが、それに限定されるものではない。   From these facts, as shown in FIG. 7, the optimum range for the inclination of the crankshaft 31 is that when the rotation angle of the crankshaft 31 is 210 degrees, the inclination direction is the rotation when the position of the vane 33 is used as a reference. If it is inclined most in the direction of 270 degrees in the direction, the outer bearing 31d of the eccentric portion 31a is centered on the position of 60 degrees in the rotational direction with respect to the eccentric direction of the crankshaft 31, and the upper bearing 34 is in the range of -30 degrees to 150 degrees By providing a relief on the side, centering on 240 degrees, and providing a relief on the lower bearing 35 side from 150 degrees to 30 degrees, high reliability and high efficiency can be reliably achieved. The set angle at this time can be changed according to the conditions in various rotary fluid machines by the above-described calculation formula. In the present embodiment, the above formula is used, but the present invention is not limited to this.

また、前述の逃がし42の形状は単純な形状として、逃がし42の範囲に段を設けて形成することもできるが、図7に示すように連続した傾斜をもったテーパ形状にすることにより、クランク軸31の傾きに対して片当たりを防ぎ、油膜面を確保することができ、高い油膜保持力を維持することができる。   In addition, the shape of the above-described relief 42 can be a simple shape and can be formed by providing a step in the range of the relief 42. However, by forming a tapered shape with a continuous slope as shown in FIG. It is possible to prevent contact with respect to the inclination of the shaft 31, secure an oil film surface, and maintain a high oil film holding force.

また、図8示すように前述の逃がし42の面に、逃がし42の幅より外形が小さいRをつけることによって、急激な荷重変動等によって、油膜保持力が不足し、クランク軸31の偏心部31aの外周31dとローラ32の内周32bとの接触が発生しても、クランク軸31の偏心部31aの逃がし42の形状が連続した円弧等滑らかな曲線を描く形状であることを特徴とすることにより、点接触となり、接触面積を抑えることができ、発生する損失を低減することができる。ここでいう、逃がし42の幅とは、逃がし側と反対側の径の差である。   Further, as shown in FIG. 8, by attaching R having an outer shape smaller than the width of the relief 42 to the surface of the above-described relief 42, the oil film holding force is insufficient due to a sudden load fluctuation or the like, and the eccentric portion 31 a of the crankshaft 31. Even if contact between the outer periphery 31d of the roller and the inner periphery 32b of the roller 32 occurs, the shape of the relief 42 of the eccentric portion 31a of the crankshaft 31 is a shape that draws a smooth curve such as a continuous arc. As a result, point contact is achieved, the contact area can be suppressed, and the loss generated can be reduced. Here, the width of the relief 42 is a difference in diameter between the relief side and the opposite side.

また、図9に示すように一般的なクランク軸31の偏心部31aの下軸受35側に設けられたスラスト面43はクランク軸31の鉛直方向に対し、水平な面が形成されるよう設計される。これも、前述の偏心部31aのローラ32の内周32b側の形状と同様に、クランク軸31に傾きが発生せず、回転する場合は、課題は起きないが、クランク軸31に傾きが発生する場合では、片あたりが発生して損失が生じる。このとき傾きに応じた逃がし42をクランク軸31の偏心部31aのスラスト面43に設けることによって、クランク軸31の偏心部31aのスラスト面43と下軸受35の端面との接触を回避するため、高信頼性で高効率なロータリ圧縮機を提供することができる。   Further, as shown in FIG. 9, the thrust surface 43 provided on the lower bearing 35 side of the eccentric portion 31 a of the general crankshaft 31 is designed to form a horizontal surface with respect to the vertical direction of the crankshaft 31. The This is also the same as the shape of the eccentric portion 31a on the inner periphery 32b side of the roller 32. The crankshaft 31 is not inclined, and no problem occurs when the crankshaft 31 is rotated. However, the crankshaft 31 is inclined. In this case, a piece is generated and a loss occurs. In order to avoid contact between the thrust surface 43 of the eccentric portion 31a of the crankshaft 31 and the end surface of the lower bearing 35 by providing a relief 42 corresponding to the inclination on the thrust surface 43 of the eccentric portion 31a of the crankshaft 31 at this time. A highly reliable and highly efficient rotary compressor can be provided.

また、前述のクランク軸31の偏心部31aと同様に逃がし42の設定範囲、逃がし42の形状を同様に設定することにより同様の効果が得られることはいうまでもない。さらに、上軸受34側に前述と同様の逃がし42を形成しても、同じ効果が得られるのは言うまでもない。   Needless to say, the same effect can be obtained by setting the setting range of the relief 42 and the shape of the relief 42 in the same manner as the eccentric portion 31a of the crankshaft 31 described above. Furthermore, it goes without saying that the same effect can be obtained even if the same relief 42 as described above is formed on the upper bearing 34 side.

また、作動流体として高圧冷媒であるCOを用いたことを特徴とすることにより、特に差圧が大きくクランク軸31の傾きが大きくなるCOにおいてもより効果的に、高信頼性で高効率なロータリ圧縮機を提供することができる。 Further, by using CO 2 which is a high-pressure refrigerant as the working fluid, it is more effective, more reliable and more efficient especially in CO 2 where the differential pressure is large and the inclination of the crankshaft 31 is large. A rotary compressor can be provided.

また、本実施の形態では、クランク軸31の偏心部31a、クランク軸31の偏心部31a、スラスト面43に逃がしを設けたことにより、従来の構造ではクランク軸31の傾
倒によりクランク軸31の偏心部31aの外周31dとローラ32の内周32bとの接触が起き、ローラ32に傾きが発生するのを抑制できることとなり、ローラ32の鉛直方向の両端面の接触の発生を抑え、摺動損失の低減を図ることもできる。
In the present embodiment, the eccentric portion 31 a of the crankshaft 31, the eccentric portion 31 a of the crankshaft 31, and the thrust surface 43 are provided with relief, so that in the conventional structure, the eccentricity of the crankshaft 31 is caused by the tilting of the crankshaft 31. The contact between the outer periphery 31d of the portion 31a and the inner periphery 32b of the roller 32 occurs, and the tilt of the roller 32 can be suppressed, and the occurrence of contact between both ends of the roller 32 in the vertical direction can be suppressed, and the sliding loss can be reduced. Reduction can also be achieved.

また、本実施の形態でローラ32の傾きを低減できるので、組み立て時のローラ32とシリンダ30の内周30aとの隙間設定を従来の隙間より狭くすることができ、ローラ32とシリンダ30の内周30aの隙間からの流体の漏れ損失を抑制することができる。   In addition, since the inclination of the roller 32 can be reduced in the present embodiment, the gap setting between the roller 32 and the inner periphery 30a of the cylinder 30 at the time of assembly can be made narrower than the conventional gap. The leakage loss of the fluid from the gap | interval of the periphery 30a can be suppressed.

以上のように、本発明のロータリ圧縮機は、磨耗や焼き付きなどの信頼性面の低下を抑制するとともに、漏れ損失と摺動損失を同時に低減し、圧縮機の高効率化を図ることが可能となる。これにより、HFC系冷媒やHCFC系冷媒を用いたエアーコンディショナー用圧縮機のほかに、自然冷媒COを用いたエアーコンディショナーやヒートポンプ式給湯機などの用途にも適用できる。 As described above, the rotary compressor according to the present invention can suppress deterioration of reliability such as wear and seizure, and simultaneously reduce leakage loss and sliding loss, thereby improving the efficiency of the compressor. It becomes. Thereby, in addition to the compressor for an air conditioner using an HFC refrigerant or an HCFC refrigerant, the present invention can be applied to uses such as an air conditioner using a natural refrigerant CO 2 and a heat pump type hot water heater.

1 密閉容器
2 電動機
3 圧縮機構部
30 シリンダ
31 クランク軸
31a 偏芯部
31d 偏心部外周
32 ローラ
33 ベーン
34 上軸受
35 下軸受
39 圧縮室
42 逃がし
43 スラスト面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Airtight container 2 Electric motor 3 Compression mechanism part 30 Cylinder 31 Crankshaft 31a Eccentric part 31d Eccentric part outer periphery 32 Roller 33 Vane 34 Upper bearing 35 Lower bearing 39 Compression chamber 42 Relief 43 Thrust surface

Claims (8)

電動機と圧縮機構部をクランク軸で連結して密閉容器内に収納したものであって、前記圧縮機構部は、シリンダと、前記シリンダの両端面を閉塞する上軸受と下軸受とで形成された圧縮室と、前記シリンダ内に設けられた前記クランク軸の偏心部に嵌合されたローラと、前記ローラの偏心回転に追従し前記シリンダに設けられたスロット内を往復運動して前記圧縮室を低圧部と高圧部とに仕切るベーンとからなるロータリ圧縮機において、前記偏心部に前記クランク軸運転時傾倒方向に逃がしを設けたことを特徴とするロータリ圧縮機。 An electric motor and a compression mechanism portion are connected by a crankshaft and housed in a sealed container, and the compression mechanism portion is formed of a cylinder, and an upper bearing and a lower bearing that close both end surfaces of the cylinder. A compression chamber, a roller fitted in an eccentric portion of the crankshaft provided in the cylinder, and a reciprocating motion in a slot provided in the cylinder following the eccentric rotation of the roller to move the compression chamber The rotary compressor which consists of a vane partitioned into a low-pressure part and a high-pressure part, wherein the eccentric part is provided with a relief in the tilting direction during the crankshaft operation. 前記クランク軸の偏心方向を基準とし、前記偏心部の外周の回転方向に−30度から150度は前記上軸受側を逃がし、150度から30度は前記下軸受側に逃がしを設けたことを特徴とする請求項1記載のロータリ圧縮機。 Based on the eccentric direction of the crankshaft, the upper bearing side is released from -30 to 150 degrees in the rotational direction of the outer periphery of the eccentric part, and the relief is provided on the lower bearing side from 150 to 30 degrees. The rotary compressor according to claim 1, wherein 前記偏心部の逃がし形状が連続した傾斜をもったテーパ形状であることを特徴とする請求項1又は2記載のロータリ圧縮機。 The rotary compressor according to claim 1 or 2, wherein the relief shape of the eccentric portion is a tapered shape having a continuous inclination. 前記偏心部の逃がし形状が連続した円弧等滑らかな曲線を描く形状であることを特徴とする請求項1又は2記載のロータリ圧縮機。 The rotary compressor according to claim 1 or 2, wherein the eccentric portion has a shape that draws a smooth curve such as an arc having a continuous relief shape. 前記偏心部の前記下軸受側に設けられたスラスト面が前記クランク軸運転時傾倒方向に逃がしを設けたこと特徴とする請求項1〜4のうちいずれか一項記載のロータリ圧縮機。 The rotary compressor according to any one of claims 1 to 4, wherein a thrust surface provided on the lower bearing side of the eccentric portion is provided with a relief in a tilting direction during the crankshaft operation. 前記偏心部の前記下軸受側に設けられた前記スラスト面の、前記クランク軸の偏心方向を基準とし、回転方向に−30度から150度は150度から30度より鉛直方向の高さが低く設けたこと特徴とする請求項1〜5のうちいずれか一項記載のロータリ圧縮機。 Based on the eccentric direction of the crankshaft of the thrust surface provided on the lower bearing side of the eccentric part, the vertical direction has a lower height of −30 ° to 150 ° than 150 ° to 30 °. The rotary compressor according to claim 1, wherein the rotary compressor is provided. 前記偏心部の前記下軸受側に設けられた前記スラスト面の逃がし形状が連続した傾斜を持ったテーパ形状であること特徴とする請求項1〜6のうちいずれか一項記載のロータリ圧縮機。 The rotary compressor according to any one of claims 1 to 6, wherein a relief shape of the thrust surface provided on the lower bearing side of the eccentric portion is a tapered shape having a continuous inclination. 作動流体として高圧冷媒であるCOを用いたことを特徴とする請求項1〜7のうちいずれか一項記載のロータリ圧縮機。 Rotary compressor of any one of claims 1 to 7, characterized by using the CO 2 is high-pressure refrigerant as a working fluid.
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